Javaでは、ファイル操作やユーザー入力の処理が重要な役割を果たします。これらの処理は、プログラムが外部データを読み込んだり、データを保存するために不可欠です。Javaは、標準的な入出力（I/O）操作を行うために豊富なAPIを提供しており、これを利用してファイルの読み書きやコンソールからの入力を簡単に実装することができます。
この章では、Javaの入出力処理の基本から、ファイルの読み書き、ユーザー入力、バッファリングなど、さまざまなI/O操作について学びます。主に以下の内容をカバーします：
- ファイルの入出力の基本
Fileクラスを使ったファイル操作Scannerクラスを使ったユーザー入力の処理FileReaderとBufferedReaderによるファイルの読み込みFileWriterとBufferedWriterによるファイルへの書き込み- 例外処理を含むファイル操作
11.1 入出力の基本概念
入出力（I/O: Input/Output）は、プログラムが外部データとやり取りを行うための仕組みです。入力は、ユーザーや外部ファイルからデータを受け取ることを指し、出力は、ファイルにデータを書き込む、もしくは画面にデータを表示する操作を指します。
Javaでは、入出力処理を行うためにjava.ioやjava.nio.fileパッケージが提供されており、これらを使うことで簡単にI/O処理が実現できます。
11.1.1 入出力のストリーム
Javaの入出力処理は、ストリーム（Stream）という概念に基づいています。ストリームは、データの流れを表すものであり、入力ストリーム（データをプログラムに取り込む）と出力ストリーム（データをプログラムから外部に書き出す）の2種類があります。
- 入力ストリーム: データを外部からプログラムに読み込むためのもの（例：ファイルやユーザー入力）。
- 出力ストリーム: データをプログラムから外部に出力するためのもの（例：ファイルへの書き込みやコンソール出力）。
Javaでは、バイトストリーム（InputStreamやOutputStream）と文字ストリーム（ReaderやWriter）の2種類のストリームが提供されており、用途に応じて使い分けます。
11.2 Fileクラスを使ったファイル操作
Javaでファイルを扱うためには、java.io.Fileクラスを使用します。このクラスを使うことで、ファイルやディレクトリの存在確認、作成、削除、パスの取得など、基本的なファイル操作が行えます。
11.2.1 ファイルの存在確認
まず、特定のファイルが存在するかどうかを確認する方法です。Fileクラスのexists()メソッドを使って、ファイルが存在するか確認できます。
import java.io.File;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
File file = new File("sample.txt");
if (file.exists()) {
System.out.println("ファイルは存在します。");
} else {
System.out.println("ファイルは存在しません。");
}
}
}11.2.2 ファイルの作成
ファイルを作成するには、FileクラスのcreateNewFile()メソッドを使用します。
import java.io.File;
import java.io.IOException;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
File file = new File("newfile.txt");
try {
if (file.createNewFile()) {
System.out.println("ファイルが作成されました。");
} else {
System.out.println("ファイルはすでに存在しています。");
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("ファイル作成中にエラーが発生しました。");
}
}
}11.2.3 ファイルの削除
ファイルを削除するには、delete()メソッドを使用します。
File file = new File("newfile.txt");
if (file.delete()) {
System.out.println("ファイルが削除されました。");
} else {
System.out.println("ファイルの削除に失敗しました。");
}11.3 ユーザー入力の処理
Javaでは、ユーザーからの入力を受け取るために、java.util.Scannerクラスを使用します。このクラスは、標準入力（キーボード入力）やファイルからの入力を簡単に扱うことができ、文字列や数値の入力を効率的に処理します。
11.3.1 Scannerクラスを使った入力
以下は、Scannerクラスを使って、ユーザーから名前を入力して表示する例です。
import java.util.Scanner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 標準入力を読み取るScannerオブジェクトを作成
System.out.print("名前を入力してください: ");
String name = scanner.nextLine(); // ユーザーからの入力を取得
System.out.println("こんにちは、" + name + "さん！");
}
}11.3.2 数値入力の処理
Scannerクラスは、数値や他のデータ型も扱うことができます。nextInt()やnextDouble()などのメソッドを使って、数値を入力することが可能です。
import java.util.Scanner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("年齢を入力してください: ");
int age = scanner.nextInt(); // 整数の入力を受け取る
System.out.println("あなたは " + age + " 歳です。");
}
}11.4 ファイルからの読み込み
Javaでファイルからデータを読み込むには、**FileReaderとBufferedReader**を使う方法が一般的です。BufferedReaderを使うことで、ファイルからの読み込みを効率化し、ファイルの内容を一行ずつ処理することができます。
11.4.1 FileReaderとBufferedReaderによる読み込み
以下は、BufferedReaderを使ってテキストファイルを一行ずつ読み込む例です。
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("sample.txt"));
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) { // 1行ずつ読み込む
System.out.println(line);
}
reader.close(); // リソースを解放
} catch (IOException e) {
System.out.println("ファイルの読み込み中にエラーが発生しました。");
}
}
}11.4.2 ファイルの存在チェックと例外処理
ファイルが存在しない場合に、FileNotFoundExceptionやIOExceptionが発生するため、例外処理を組み込むことが重要です。上記の例では、catchブロックで例外をキャッチし、エラーが発生した場合にメッセージを表示しています。
11.5 ファイルへの書き込み
ファイルへのデータの書き込みには、**FileWriterとBufferedWriter**を使用します。BufferedWriterを使うことで、大量のデータを効率的にファイルに書き込むことが可能です。
11.5.1 FileWriterとBufferedWriterによる書き込み
以下は、BufferedWriterを使ってファイルに文字列を書き込む例です。
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"));
writer.write("こんにちは、Java！"); // 文字列を書き込む
writer.newLine(); // 改行を追加
writer.write("ファイル操作を学びましょう。");
writer.close(); // リソースを解放
System.out.println("ファイルに書き込みが完了しました。");
} catch (IOException e) {
System.out.println("ファイルの書き込み中にエラーが発生しました。");
}
}
}11.5.2 追記モードでの書き込み
FileWriterのコンストラクタにtrueを渡すことで、追記モードでファイルにデータを書き込むことができます。
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt", true)); // 追記モード
writer.write("新しいデータを追加します。");
writer.newLine();
writer.close();11.6 例外処理を含むファイル操作
ファイル操作では、ファイルが存在しない、読み取り権限がない、ディスクスペースが不足しているなどの問題が発生する可能性があります。これらの問題を正しく処理するために、適切な例外処理を行うことが重要です。
11.6.1 try-with-resources構文
Java 7以降では、**try-with-resources**構文を使用することで、ファイル操作時のリソース（ファイルやストリーム）の自動解放が可能です。try-with-resourcesは、AutoCloseableインターフェースを実装しているオブジェクトを自動的にクローズします。
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("sample.txt"))) {
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("ファイルの読み込み中にエラーが発生しました。");
}
}
}try-with-resources構文では、tryブロックが終了すると、リソースが自動的に閉じられるため、close()メソッドを明示的に呼び出す必要がありません。
11.7 Javaの入出力処理まとめ
この章では、Javaの入出力処理について学びました。ファイルの操作やユーザー入力の処理は、多くのプログラムで必要となる基本的な機能です。Fileクラスを使ったファイルの存在確認や作成、Scannerクラスを使ったユーザー入力、FileReaderやBufferedReaderを使ったファイルの読み込み、FileWriterやBufferedWriterを使ったファイルへの書き込み、そして、例外処理を通じてエラーハンドリングを行う方法を紹介しました。
これらの基本操作を理解することで、Javaの入出力処理を効率よく実装し、ファイル操作やユーザーインタラクションを含む堅牢なプログラムを作成できるようになります。
